泡核桃叶水浸提液对4 种蔬菜种子萌发及幼苗生长的化感效应

李 培，郑崇兰，龙 丽，黄 庆，刘永安*

（1凉山彝族自治州林业草原科学研究院，四川西昌 615000；2凉山彝族自治州张林国有林场，四川西昌 615000；3野生植物四川省科技资源共享服务平台，四川成都 610041）

泡核桃（）广泛分布于云、贵、川、藏省（区），是集果用、油料、材用和绿化于一身的经济林树种，许多地区将核桃产业列入林业产业的支柱。植物化感作用是指植物通过向外界环境中释放特定的代谢产物，对周围其他植物或微生物产生的促进或抑制作用。合理利用植物之间的化感作用，对农业以及农林复合种植模式中具有重要作用及应用前景。化感现象是植物之间广泛存在的一种相互作用方式，化感物质可促进或抑制不同物种种子的萌发过程，对于植物的生长发育、植物群落的组成与分布以及生态系统的平衡有着重要影响。核桃叶片内所含的醌类、黄酮类、二芳基庚烷类、萜类、多酚类等化感物质，对参试材料生长发育有明显的化感作用。核桃林下种植一些短期作物，或见效快、收益早的作物，具有以短养长、以耕代抚，提高土地复种指数的作用，从而提高核桃种植的经济效益。种子萌发是植物生命周期的关键环节之一，种子发芽情况和苗期生长对植物生长发育影响巨大，研究化感作用对种子萌发及幼苗生长的影响具有重要意义。本文采用泡核桃凋落叶的水浸提液对白菜、生菜、菜心和辣椒发芽和生长的影响，对核桃林下复合种植具有重要意义。

1 材料和方法

1.1 材料

泡核桃叶收集于木里县15 年生泡核桃林下。选择自然凋落到地表的干净、未分解的叶片，取回后风干，粉碎备用。参试材料分别为生菜，品种为“甜香脆”；白菜，品种为“优美快芽203”；菜心，品种为“全年粗条菜心”；辣椒，品种为“海迈3000 斤F1 辣椒”，种子均为西昌市滨河市场购买。

1.2 方法

1.2.1 泡核桃凋落叶浸提液的制备

称取泡核桃叶粉碎样100g，量取蒸馏水1000 mL混合，将混合物置于25 ℃水浴锅内振荡48 h，过滤残渣后得到质量体积比为100 g/L 的水浸提液母液，存放于4 ℃冰箱待用。试验时将水浸提液母液用蒸馏水分别稀释为重量体积比10 g/L、20 g/L 和40 g/L 的3 浓度梯度，以蒸馏水为对照CK。

1.2.2 试验设计

分别选取籽粒饱满、大小均匀的生菜、白菜、菜心和辣椒种子各50 粒放入铺垫两层滤纸的培养皿（直径11 cm）内，按试验设计分别加入10 g/L、20 g/L和40 g/L 的3 个浓度泡核桃水浸提液和蒸馏水将滤纸湿润，以不淹过种子为准。然后将培养皿放入人工智能培养箱中25 ℃光照4000 Lx（12 h）和15 ℃无光照（12 h）交替培养。试验中适时补充浸提液或蒸馏水，以保证种子萌发及正常生长需要，试验设3 次重复。种子发芽后，将萌发的种子拣出放在盛有清水的培养皿里继续培养，观察幼苗生长情况。

1.3 指标测定

参照龙春丽等的方法，播种次日开始每天定时观察并记录种子萌发情况，以胚根突破种皮露白作为种子萌发的标志。种子发芽第7 d 计算发芽势（Germination energy，GE），以第11 d 发芽的种子数计算发芽率（Germination percentage，GP）和发芽指数（Germination index，G）I。

在第21 d，每个重复随机取出7 株幼苗，分别测定主根长、苗高、茎粗，并烘干至恒重，测量其干重。发芽率、发芽势和发芽指数公式如下：

用化感指数（R）I 表示化感作用强弱，化感指数采用Williamson 等的方法计算：当T≥C 时，RI=1-C/T；当T＜C 时，RI=T/C-1。其中，C 为对照值；T 为处理值；RI 为化感指数，RI＞0 表示促进作用；RI＜0 表示抑制作用，绝对值的大小与作用强度一致。

由于试验涉及4 种参试材料的种子萌发和幼苗生长2 个阶段，各指标RI 值不同，很难全面和定量的评价化感作用，故将供体对4 种参试材料种子发芽率、发芽势、发芽指数、苗高、根长、茎粗和干重的RI 求算术平均值，所得结果用SE 表示，SE＞0为促进作用，SE＜0 为抑制作用，绝对值的大小与化感作用强度一致，用于评价参试材料对化感作用敏感性或供体植物的化感效应。

1.4 数据处理

采用SPSS 19.0（SPSS Inc.，USA）软件对数据进行单因素方差分析（One-way ANOVA）。用Excel 2007 制表，SigmPlot 14.0 绘图。

2 结果与分析

2.1 对参试材料种子发芽率的影响

泡核桃叶水浸提液对4 种参试材料种子的发芽率的影响均表现为“低促高抑”，但在不同浓度浸提液中的发芽率不同（表1，图1）。在3 个不同浓度浸提液处理下，白菜和菜心的种子发芽率与对照无显著差异（＞0.05），RI 分别在0.01，-0.02，-0.08和0.01，-0.01，-0.07 间。高浓度浸提液处理的生菜种子的发芽率显著低于对照和处理10 g/L（＜0.05），浸提液对生菜种子发芽率的RI 分别达到了0.02、-0.44 和-0.68。3 个浸提液浓度对辣椒种子发芽率的影响表现出随浓度增加而增加，均显著高于对照（＜0.05），RI 分别为0.26、0.27 和0.27，浓度为20 g/L 和40 g/L 的浸提液处理的种子发芽率相同。

图1 不同浓度泡核桃叶水浸提液对参试材料种子RI 的影响

2.2 对参试材料种子发芽势的影响

泡核桃叶水浸提液对4 种参试材料的发芽势的化感效应不同（表1，图2）。随浸提液浓度升高，辣椒和白菜种子的发芽势先升高后下降，辣椒种子的发芽势以20 g/L 为最高（89.33%），RI 达到0.34，3 个处理均显著高于对照（＜0.05），但3 种浓度间无显著差异（＞0.05），白菜种子的发芽势以10 g/L 为最高，RI 分别为0.01、-0.03、-0.13，但各处理均无显著差异（＞0.05）。生菜和菜心种子的发芽势随浸提液浓度的增加均呈下降趋势，生菜种子的发芽势下降幅度最大（74.67%），RI 达到了-0.9，且各处理均与对照差异显著（＜0.05）。菜心种子发芽势的变幅较小（25.33%），RI 达到了-0.3，且仅40 g/L 处理下的种子发芽势与其它处理间有显著差异（＜0.05）。

图2 不同浓度泡核桃叶水浸提液对参试材料种子RI 的影响

2.3 对参试材料种子萌发的影响

泡核桃叶水浸提液对参试材料的种子萌发的影响存在差异即有促进作用，也有抑制作用。由表1，图3 可看出，参试材料在试验浓度范围内，辣椒种子以对照的发芽指数最低（＜0.05），随着浓度的增加辣椒的发芽指数呈降低的趋势。与对照相比，水浸提液的化感效应均表现出促进作用，以浓度10 g/L的发芽指数最高（14.14），浸提液对辣椒种子发芽指数的RI 达到0.44；在浓度为40 g/L 时，浸提液对辣椒种子的发芽指数为13.72，与对照相比仍增长了73.5%。对其余3 种参试材料的发芽指数均表现为下降，其中白菜种子发芽指数降幅最大，从45.82 下降到15.01，浸提液对白菜种子发芽指数的RI 为-0.67，且各处理与对照均有显著差异（＜0.05）；对生菜种子的抑制作用最强，当浓度为40 g/L 时，浸提液对生菜种子的发芽指数为1.94，抑制率达到93.1%，浸提液对生菜种子发芽指数的RI 为-0.93，且各处理与对照差异显著（＜0.05）。

图3 不同浓度泡核桃叶水浸提液对参试材料种子RI 的影响

表1 不同浓度泡核桃叶水浸提液对参试材料种子GR、GE 及GI 的影响

2.4 不同浓度泡核桃叶水浸提液对参试材料幼苗苗高的影响

不同浓度浸提液对参试材料的苗高的化感效应呈先升高后降低趋势（表2，图4），生菜和白菜幼苗在浓度为10 g/L 时对苗高促进作用最强，分别为1.25 cm 和1.67 cm，较对照增长了2.46% 和42.74%，浸提液对生菜和白菜幼苗苗高的RI 分别为0.02 和0.30，各处理无显著差异（＞0.05）。菜心和辣椒幼苗在浓度为20 g/L 时对苗高促进作用最强，分别为2.65 cm 和2.26 cm，较对照增长了28.02%和76.56%，浸提液对菜心和辣椒幼苗苗高的RI 分别为0.22 和0.43，且与对照有显著差异（＜0.05）。当浓度为20 g/L 和40 g/L 时对生菜幼苗的苗高有抑制作用，不同水浸提液浓度对白菜、菜心、辣椒幼苗苗高较对照均有促进作用。

图4 不同浓度泡核桃叶水浸提液对参试材料幼苗苗高RI 的影响

2.5 不同浓度泡核桃叶水浸提液对参试材料幼苗根长的影响

不同浓度泡核桃叶水浸提液对辣椒、白菜和菜心幼苗最大根长的影响表现为“低促高抑”，对生菜幼苗表现为持续抑制（表2，图5）。对生菜幼苗的最大根长抑制作用最强，其次菜心和白菜幼苗，辣椒最弱。具体表现为辣椒幼苗的最大根长出现在泡核桃凋落叶浓度为20 g/L，达到1.85 cm，最小根长为泡核桃凋落叶浓度40 g/L，达1.37 cm，且与各处理均存在显著差异（＜0.05），浸提液对辣椒幼苗根长的RI 达到-0.2。白菜和菜心幼苗在浓度为10 g/L的主根长达到最大，分别为6.37cm 和4.11cm，浓度为40 g/L 的主根长最短，浸提液对白菜和菜心幼苗根长的RI 分别达到-0.48 和-0.63，且与其它处理无显著差异（＞0.05）。而生菜幼苗的最大根长随着泡核桃水浸提液浓度的升高表现出持续抑制（＞0.05）。

图5 不同浓度泡核桃叶水浸提液对参试材料幼苗根长RI 的影响

2.6 不同浓度泡核桃叶水浸提液对参试材料幼苗茎粗的影响

不同浓度泡核桃叶水浸提液对参试材料的茎粗的化感效应除了对生菜幼苗呈现促进作用外，其余均呈先升高后降低趋势（表2，图6）。其中生菜幼苗的茎粗在40 g/L 达到最大值，较对照增长了235.71%，浸提液对生菜幼苗茎粗的RI 为0.70，白菜和辣椒幼苗在10 g/L 处理的茎粗最大，达到1.26 cm和0.83 cm，较对照增长了72.60%和13.70%，浸提液对白菜和辣椒幼苗茎粗的RI 分别为0.42 和0.12，菜心幼苗在20 g/L 处理的茎粗最大，达到0.74 cm，较对照增长了4.23%，浸提液对菜心幼苗茎粗的RI为0.04。4 种参试材料幼苗各处理与对照差异均不显著（＞0.05）。

图6 不同浓度泡核桃叶水浸提液对参试材料幼苗茎粗RI 的影响

2.7 不同浓度泡核桃叶水浸提液对参试材料幼苗干重的影响

不同浓度泡核桃叶水浸提液对生菜的干重呈现抑制作用，且泡核桃水浸提液浓度越大抑制作用越强，对辣椒幼苗的干重呈现促进作用，且泡核桃水浸提液浓度越大促进作用越强，对白菜和菜心幼苗的干重随着泡核桃水浸提液浓度的增加呈先升高后降低（表2，图7）。其中泡核桃叶水浸提液对生菜幼苗的干重起到持续抑制的作用，在40 g/L 的浸提液对生菜幼苗干重的RI 达到-0.34，各处理与对照差异显著（＜0.05）；辣椒幼苗在40 g/L 处理达到最大值3.28 mg/ 株，较对照增长了33.88%，浸提液对辣椒幼苗干重的RI 为0.25，在浓度为20 g/L和40 g/L 时与对照差异显著（＜0.05）；白菜和菜心幼苗均在20 g/L 处理的干重达到最大，为2.62mg/ 株和2.76mg/ 株，较对照增长了36.46%和11.29%，浸提液对白菜和菜心幼苗干重的RI 分别为0.27 和0.10，白菜幼苗在浓度为20 g/L 时与对照差异显著（＜0.05），菜心幼苗各处理无显著差异（＞0.05）。

图7 不同浓度泡核桃叶水浸提液对参试材料幼苗干重RI 的影响

表2 不同浓度泡核桃叶水浸提液对参试材料种子幼苗苗高、最大根长、茎粗及干重的影响

2.8 泡核桃叶水浸提液对4 种参试材料种子萌发和幼苗生长综合化感效应的影响

由图8 可见，不同浓度泡核桃叶对辣椒和白菜种子的综合化感效应指数为促进作用，对生菜和菜心种子为抑制作用，对生菜种子的抑制作用最强（SE=-0.30），对辣椒种子的抑制作用最弱（SE=0.22）。结果表明，4 种蔬菜参试材料对泡核桃叶化感作用的敏感性从强到弱依次为生菜＞菜心＞白菜＞辣椒，辣椒种子对泡核桃叶水浸提液的化感效应具有较好的适应性。

图8 不同浓度泡核桃叶水浸提液对4 种参试材料种子萌发和幼苗生长综合化感效应指数

3 讨论

化感物质具有选择性和专一性，且化感作用与化感物质的浓度有关，不同参试材料的化感作用敏感程度不同。植物的化感作用主要表现在对受试植物种子萌发及幼苗生长的影响，化感物质可诱导细胞膜的过氧化反应，破坏细胞膜结构，改变细胞膜透性，最终导致了细胞的崩溃死亡。化感物质广泛存在于植物的各组织器官、根际土壤及林下凋落物中，并通过根系分泌、淋洗、挥发和植物残体分解4 种途径进入环境。

本试验中，泡核桃叶水浸提液对4 种参试材料种子萌发的发芽率化感作用最弱，不同浓度的泡核桃叶浸提液对4 种蔬菜种子的发芽率均表现为“低促高抑”，但不同植物对相同化感物质的耐受不同。辣椒的发芽率在30 g/L 和40 g/L 时达到最大值，未能表现出抑制作用，可能是辣椒的种皮相对较大且坚硬，在萌芽期受到的化感效应相对较小，这与王一峰等人研究中提到籽粒较小且种皮较薄，容易受到浸提液的损伤相一致。

泡核桃叶水浸提液对4 种蔬菜幼苗形态特征影响各不相同，浸提液对白菜和菜心的苗高、最大根长、茎粗和生物量的影响均表现为“低促高抑”，但最大值出现的浸提液浓度不同，这与前人研究的化感效应存在剂量效应相一致。生菜对泡核桃叶水浸提液最为敏感，最大根长、干重的影响表现为随浸提液浓度的升高而持续下降，未能呈现出“低促高抑”的现象，可能与设置的试验浓度跨过了促进的浓度梯度有关。对辣椒的苗高、茎粗和干重均表现出促进作用，但苗高和茎粗随着浓度的增加促进作用减弱，辣椒干重随浓度的升高而持续增加，未能出现“低促高抑”的现象，可能与试验的浓度未能达到对辣椒生物量起抑制作用的浓度，浸提液中还是存在有益于植物生长的物质。辣椒植株体内也存在化感物质，对泡核桃叶水浸提液具有较好的适应性，其体内可能存在一套“以毒攻毒”的快速反应机制，使得根系能快速获得养分以适应环境。浸提液对幼苗根长的化感作用最强，可能与其根系直接接触水浸提液中的化感物质，直接受到伤害，只有当根系受害达到一定程度时，影响营养物质的吸收和传递，进而影响参试材料细胞分裂増殖和伸长，地上部才表现出受害症状，这与前人研究结果相一致。

综上所述，泡核桃叶水浸提液对种子萌发和幼苗生长均具有不同程度的化感作用，泡核桃叶水浸提液的化感效应因参试材料种类的不同而表现出差异性。本研究未考虑到根系分泌、淋洗、植物残体分解等环境因素的影响，对化感作用的内在反应机制都还有待进行大田试验进一步研究。